RU2377062C2 - Реактор для гетерогенного синтеза химических соединений - Google Patents

Реактор для гетерогенного синтеза химических соединений Download PDF

Info

Publication number
RU2377062C2
RU2377062C2 RU2006110354/12A RU2006110354A RU2377062C2 RU 2377062 C2 RU2377062 C2 RU 2377062C2 RU 2006110354/12 A RU2006110354/12 A RU 2006110354/12A RU 2006110354 A RU2006110354 A RU 2006110354A RU 2377062 C2 RU2377062 C2 RU 2377062C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
reactor
layer
heat exchangers
housing
Prior art date
Application number
RU2006110354/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006110354A (ru
Inventor
Эрманно ФИЛИППИ (CH)
Эрманно Филиппи
Энрико РИЦЦИ (IT)
Энрико РИЦЦИ
Мирко ТАРОЦЦО (CH)
Мирко ТАРОЦЦО
Original Assignee
Метанол Касале С.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Метанол Касале С.А. filed Critical Метанол Касале С.А.
Publication of RU2006110354A publication Critical patent/RU2006110354A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2377062C2 publication Critical patent/RU2377062C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0461—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds
    • B01J8/0469—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/067—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00194—Tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00327—Controlling the temperature by direct heat exchange
    • B01J2208/00336—Controlling the temperature by direct heat exchange adding a temperature modifying medium to the reactants
    • B01J2208/00353—Non-cryogenic fluids
    • B01J2208/00371—Non-cryogenic fluids gaseous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00522—Controlling the temperature using inert heat absorbing solids outside the bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00018—Construction aspects
    • B01J2219/00024—Revamping, retrofitting or modernisation of existing plants

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для синтеза химических соединений, в частности метанола. Реактор содержит цилиндрический корпус, закрытый с противоположных концов днищами. В верхней части корпуса на его оси расположен, по меньшей мере, один первый адиабатический слой, имеющий круглое поперечное сечение. В нижней части корпуса на одной оси с первым слоем расположен псевдоизотермический слой. В кольцевой части второго слоя распределены несколько закрепленных в корпусе теплообменников, через которые проходит текучий теплоноситель. Каждый слой имеет входные и выходные стороны для прохода газообразных реагентов или реакционной смеси. Обеспечивается высокий конверсионный выход, высокая производительность и простота конструкции. 8 з.п. ф-лы, 3 ил, 2 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к реактору для гетерогенного синтеза химических соединений, таких как метанол и аммиак. Изобретение относится, в частности, к реактору указанного выше типа, по меньшей мере, с двумя расположенными последовательно зонами реакции, в которых в присутствии соответствующего катализатора протекают необходимые химические реакции.
Предпосылки создания изобретения
Известно, что в настоящее время в промышленности при проведении гетерогенных каталитических реакций синтеза различных химических продуктов, таких как аммиак, метанол, формальдегид и стирол, ощущается постоянно растущая потребность в повышении производительности реакторов и увеличении конверсионного выхода с одновременным снижением потребляемой энергии, капиталовложений и затрат, связанных с эксплуатацией и ремонтом оборудования.
Для решения этой проблемы были предложены реакторы с несколькими расположенными последовательно адиабатическими слоями катализатора, образующими две зоны реакции. Подаваемые в реактор исходные газообразные реагенты проходят через слои катализатора, в которых при определенной температуре и определенном давлении в результате конверсии из них образуются конечные продукты. Тепло, которое выделяется при экзотермической реакции, протекающей, по существу, в адиабатических условиях, т.е. без отвода тепла, увеличивает температуру слоя катализатора и препятствует нормальному развитию реакции в направлении равновесия. Поэтому в таких реакторах для охлаждения слоя катализатора обычно используют расположенные между адиабатическими слоями катализатора теплообменные устройства, которые приводят температуру выходящей из слоя катализатора реакционной смеси в соответствие с оптимальным режимом протекания реакции, например, смешением реакционной смеси с определенным количеством "свежего" газообразного реагента.
При всех своих несомненных преимуществах такие реакторы обладают и определенным недостатком, который связан с неполным протеканием реакции и низким конверсионным выходом и поэтому ограничивает их широкое промышленное применение. Кроме того, такие реакторы обладают и сравнительно низкой производительностью.
В настоящее время известны также реакторы с одним или несколькими расположенными последовательно слоями катализатора (зонами реакции), которые благодаря наличию погруженных в них устройств для косвенного теплообмена, например плоских теплообменников пластинчатого типа, могут работать в псевдоизотермических условиях.
При работе в "псевдоизотермических" условиях температуру в зоне(-ах) реакции с помощью таких погруженных в катализатор теплообменников непрерывно регулируют и поддерживают на постоянном уровне в узком диапазоне отклонений от предварительно заданного оптимального значения (которое зависит от протекающей в слое катализатора реакции конверсии).
Реакторы, в которых реакция конверсии газообразных реагентов протекает в слое катализатора в псевдоизотермических условиях при оптимальной температуре в узком диапазоне возможных отклонений, также, кроме очевидных преимуществ, заключающихся в их высокой производительности и высоком конверсионном выходе, обладают по сравнению с упомянутыми выше реакторами с адиабатическими слоями катализатора (при использовании их в промышленных масштабах) и определенным недостатком, связанным с наличием в них дополнительного оборудования, которое усложняет конструкцию реактора, увеличивает его стоимость и требует дополнительных затрат на обслуживание и ремонт.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать реактор для гетерогенного синтеза химических соединений, который наиболее эффективно удовлетворял бы указанным выше потребностям. Иными словами, подобный реактор для гетерогенного синтеза химических соединений должен обеспечивать высокий конверсионный выход, обладать высокой производительностью и при низкой стоимости изготовления и сравнительно небольших затратах на его монтаж, обслуживание и ремонт иметь простую конструкцию.
Краткое изложение сущности изобретения
Указанная выше задача решается с помощью предлагаемого в изобретении реактора для гетерогенного синтеза химических соединений, представленного в п.1 и зависимых от него пунктах формулы изобретения.
При создании изобретения неожиданно было установлено, что в реакторе указанного выше типа можно существенно увеличить конверсионный выход газообразного реагента в конечные продукты синтеза и довести его до уровня, по существу, сравнимого с конверсионным выходом обычного реактора такой же производительности с псевдоизотермическими слоями катализатора. Одновременно с этим такой реактор оказывается конструктивно более простым, чем соответствующий реактор с псевдоизотермическими слоями катализатора, и отличается от него меньшей стоимостью изготовления и монтажа и меньшими затратами на ремонт и эксплуатацию. При этом стоимость и затраты на ремонт и эксплуатацию такого реактора оказываются не намного выше стоимости и затрат на ремонт и эксплуатацию соответствующего реактора с адиабатическими слоями катализатора.
Все отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи на примере иллюстрирующего, но не ограничивающего объем изобретения предпочтительного варианта выполнения предлагаемого в нем химического реактора, предназначенного, в частности, для получения метанола.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 в продольном разрезе схематично показан предлагаемый в изобретении химический реактор.
На фиг.2 в поперечном разрезе плоскостью В-В схематично показан химический реактор, изображенный на фиг.1.
На фиг.3 в поперечном разрезе плоскостью С-С схематично показан химический реактор, изображенный на фиг.1.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения
На указанных выше чертежах предлагаемый в изобретении химический реактор, предназначенный для проведения гетерогенных каталитических реакций, в частности для получения метанола, обозначен позицией 10.
Химический реактор имеет, по существу, цилиндрический корпус 12 с вертикальной осью А-А, закрытый с противоположных сторон двумя - нижним и верхним - днищами 14 и 16 соответственно. На верхнем днище 16 расположен патрубок 17 для подачи в реактор 10 газообразных реагентов, а на нижнем днище 14 - патрубок 18 для отбора из реактора 10 образующейся в нем реакционной смеси.
В верхней части 20 предлагаемого в изобретении реактора, объем которой равен приблизительно половине объема всего реактора, расположено несколько зон 22, 23 и 24 реакции, в которых реакция протекает, по существу, в адиабатических условиях, а в его нижней части 21 расположена зона 30 реакции, в которой реакция протекает в псевдоизотермических условиях.
В показанном на чертежах варианте в верхней части 20 реактора 10 находятся три расположенные последовательно и заполненные соответствующим катализатором зоны реакции, в частности верхняя зона 22 с верхним слоем 25 катализатора, промежуточная зона 23 с промежуточным слоем 26 катализатора и нижняя зона 24 с нижним слоем 27 катализатора.
Расположенные внутри реактора слои 25, 26 и 27 катализатора имеют общую ось и, по существу, круглое поперечное сечение и обычные и поэтому не показанные на чертеже основания, которые изнутри крепятся к корпусу 12 реактора. Слои катализатора расположены на определенном расстоянии друг от друга и разделены соответствующими промежутками 41 и 42. Верхний слой 25 катализатора имеет входную сторону 25а, через которую в него попадают подаваемые в реактор через патрубок 17 газообразные реагенты, и противоположную ей выходную сторону 25b, через которую из слоя катализатора выходит образующаяся в нем реакционная смесь. Аналогичным образом промежуточный слой 26 катализатора и нижний слой 27 катализатора имеют соответствующие входные стороны 26а и 27а, через которые в них попадают реакционные смеси соответственно из верхнего и промежуточного слоев 25 и 26 катализатора, и выходные стороны 26b и 27b.
В расположенной в нижней части 21 реактора 10 зоне 30 реакции находится слой 31 соответствующего катализатора, отделенный промежутком 43 от нижнего слоя 27 катализатора, расположенного в верхней части 20 реактора 10. Расположенный внутри корпуса 12 реактора слой 31 катализатора имеет, по существу, круглое поперечное сечение и опирается на расположенный под ним слой 39 инертного материала. Инертный материал удерживается внутри реактора 10 сеткой 40, которой изнутри закрыт патрубок 18 для отбора из реактора образующейся в нем реакционной смеси.
В верхней части 20 реактора 10 в промежутке 41 между верхним слоем 25 и промежуточным слоем 26 катализатора расположено устройство 35 охлаждения, а в промежутке 42 между промежуточным слоем 26 катализатора и нижним слоем 27 катализатора расположено другое устройство 36 охлаждения. Устройства 35 и 36 охлаждения выполнены в виде труб, предпочтительно тороидальной формы, с отверстиями для подачи в промежутки между слоями катализатора быстро охлаждающей жидкости, подаваемой в трубы снаружи через подводящие патрубки 35а и 36а соответственно. Тороидальные трубы устройств охлаждения крепятся к корпусу 12 реактора обычным и поэтому не показанным на чертеже образом.
В предпочтительном варианте для охлаждения реакционной смеси на выходе из расположенного до устройства охлаждения соответствующего слоя 25 и 26 катализатора используют "свежие" газообразные реагенты, которые в виде множества вытекающих из не показанных на чертеже и установленных на тороидальных трубах устройств 35 и 36 быстрого охлаждения сопел смешиваются с реакционной смесью и охлаждают ее в процессе прямого теплообмена.
Реактор 10 имеет также еще одно обозначенное позицией 44 устройство охлаждения, погруженное в слой 31 катализатора. В предпочтительном варианте это устройство охлаждения состоит из множества теплообменников 45 для косвенного теплообмена обычного типа, соответствующим образом закрепленных в корпусе реактора и равномерно распределенных по окружности в слое 31 катализатора. В качестве теплообменников 45 предпочтительно использовать расположенные в радиальных плоскостях полые плоские прямоугольные теплообменники пластинчатого типа с вытянутыми параллельно оси А-А корпуса 12 реактора длинными сторонами 45а.
Такие теплообменники 45 изготавливают из двух уложенных друг на друга металлических листов, которые по периметру сваривают друг с другом таким образом, что между ними внутри теплообменника остается свободное пространство определенной ширины, через которое проходит текучий теплоноситель.
В предлагаемом в изобретении реакторе сверху над теплообменниками 45 расположена распределительная труба 46 с отводами для подачи в теплообменники текучего теплоносителя, а снизу - отводящие трубы 47 для выхода нагретого текучего теплоносителя.
В показанном на фиг.1 варианте отводящие трубы 47 соединены с расположенным на оси корпуса 12 и выполненным в виде трубы коллектором 48, который проходит снизу вверх через расположенный в нижней части 21 реактора слой 31 катализатора и расположенные в верхней части 20 реактора слои 27, 26 и 25 катализатора и заканчивается над верхним слоем 25 катализатора распределителем 50.
Распределительные трубы 46 соединены с расположенным на внешней стороне корпуса 12 реактора патрубком 51 для подачи в теплообменники текучего теплоносителя.
В другом варианте осуществления изобретения коллектор 48 может быть также расположен вне корпуса реактора 10.
В предпочтительном варианте в качестве подаваемого в теплообменники текучего теплоносителя используют часть "свежих" газообразных регентов. Нагревающиеся в процессе косвенного теплообмена проходящей через слой 31 катализатора реакционной смесью свежие газообразные реагенты попадают по трубам 47 в коллектор 48 и смешиваются в расположенной над слоями катализатора верхней части реактора с основным потоком подаваемых в реактор газообразных реагентов. Такой подогрев части газообразных реагентов снижает расход энергии, необходимой для их конверсии в конечные продукты синтеза.
Описанный выше реактор 10, предназначенный для гетерогенного синтеза химических соединений, в частности для синтеза метанола, работает следующим образом.
Одну часть газообразных реагентов, представляющих собой при синтезе метанола смесь моноксида углерода и водорода, подают в реактор 10 через патрубок 17 и при необходимости равномерно распределяют в верхней части реактора расположенным над верхним слоем 25 катализатора не показанным на чертеже распределительным устройством. В процессе протекания газообразных реагентов через верхний слой катализатора, по существу, в осевом направлении и в слое катализатора, по существу, в адиабатических условиях происходит частичная конверсия метанола.
Выходящую из верхнего слоя 25 катализатора реакционную смесь, состоящую из метанола и не вступивших в реакцию газов, быстро охлаждают в процессе прямого теплообмена, т.е. смешением с определенным количеством "свежих" газообразных реагентов, выходящих из отверстий тороидальной трубы 35. Смешанная со свежими газообразными реагентами охлажденная реакционная смесь проходит через промежуточный слой 26 катализатора, на выходе из которого в результате происходящей в нем конверсии метанола получают обогащенную метанолом реакционную смесь. Эту реакционную смесь охлаждают смешиваемыми с нею "свежими" газообразными реагентами, выходящими из отверстий тороидальной трубы 36. Смешанная со свежими газообразными реагентами охлажденная реакционная смесь проходит через нижний слой 27 катализатора, на выходе из которого в результате также происходящей в нем конверсии метанола получают еще более богатую метанолом реакционную смесь.
Выходящая из нижнего слоя 27 катализатора обогащенная метанолом реакционная смесь проходит через свободное пространство 43 и попадает в расположенный в нижней части 21 реактора слой 31 катализатора, в котором вследствие косвенного теплообмена с теплообменниками 45 поддерживаются псевдоизотермические условия. В результате достигается возможность эффективно регулировать тепловой режим протекающей в слое катализатора реакции синтеза и обеспечивать оптимальное окончание конверсии метанола.
Используемые для поддержания в нижнем слое катализатора псевдоизотермических условий "свежие" газообразные реагенты нагреваются в теплообменниках 45 и проходят по трубам 47 и коллектору 48 в расположенный над верхним слоем 25 катализатора распределитель 50, на выходе из которого они смешиваются с основным потоком газообразных реагентов, подаваемых в верхнюю часть реактора 10 через патрубок 17.
Выходящая из слоя 31 катализатора реакционная смесь проходит через инертный материал 39 и направляется из реактора 10 через патрубок 18 на дальнейшую переработку (например, в секцию выделения метанола).
Необходимо отметить, что кроме перечисленных выше преимуществ предлагаемые в изобретении решения можно использовать для модернизации существующих химических реакторов и, в частности, обычных реакторов с адиабатическими слоями катализатора.
Для модернизации таких реакторов вполне достаточно просто заменить в них часть адиабатических слоев катализатора или, иными словами, заменить расположенные в нижней части реактора адиабатические слои катализатора соответствующими псевдоизотермическими слоями катализатора с соответствующими устройствами охлаждения. Такая модернизация существующих реакторов стоит намного дешевле, чем замена всех адиабатических слоев катализатора псевдоизотермическими слоями катализатора, и одновременно обеспечивает возможность создания реактора, который по выходу реакции и производительности практически не отличается от соответствующего реактора с псевдоизотермическими слоями катализатора.
Пример
В приведенном ниже примере производительность предлагаемого в изобретении реактора при синтезе метанола сравнивается с производительностью соответствующего обычного реактора с адиабатическими слоями катализатора и соответствующего реактора с псевдоизотермическими слоями катализатора.
В каждом из этих реакторов метанол синтезировали при одних и тех же указанных ниже условиях.
Состав исходного (свежего) газа, используемого в качестве сырья для синтеза метанола:
СН4 3,2 мол.%
N2 1,14 мол.%
H2 73,09 мол.%
CO2 7,98 мол.%
CO 14,67 мол.%
Количество свежего газа, подаваемого в реактор синтеза: 370700 м3/ч при нормальных условиях.
Давление в реакторе: 80 бар.
Суммарный объем катализатора: 200 м3.
Температура конденсации: 29°С.
Сравнение проводили для двух случаев, в первом из которых подаваемые в реактор синтеза свежие газы получали на установке конверсии с водяным паром, а во втором для увеличения производительности к газам, полученным на установке конверсии с водяным паром, добавляли диоксид углерода в количестве 500 метрических тонн в сутки (т/сут).
В обоих случаях количество газа, подаваемого в реактор, было практически одинаковым и составляло 1800000 м3/ч при нормальных условиях.
Полученные результаты приведены ниже в табл.1 и 2.
Таблица 1
Без добавления СО2
  Реактор с адиабатическими слоями катализатора Реактор с охлаждаемым слоем катализатора Предлагаемый в изобретении реактор
Производительность по метанолу (т/сут) 2573 2653 2644
Увеличение производительности по сравнению с реактором с адиабатическим слоем катализатора (т/сут) - 80 71
Таблица 2
С добавлением СО2 в количестве 500 т/сут
  Реактор с адиабатическими слоями катализатора Реактор с охлаждаемым слоем катализатора Предлагаемый в изобретении реактор
Производительность по метанолу (т/сут) 2771 2955 2946
Увеличение производительности по сравнению с реактором с адиабатическим слоем катализатора (т/сут) - 184 175
Приведенные в табл.1 и 2 данные свидетельствуют о том, что производительность предлагаемого в изобретении реактора и в том и в другом случаях превышает производительность соответствующего реактора с адиабатическим слоем катализатора и лишь не намного меньше производительности реактора с охлаждаемым псевдоизотермическим слоем катализатора.
Однако по сравнению с последним реактором предлагаемый в изобретении реактор проще в изготовлении и требует меньших затрат на монтаж и обслуживание.
Очевидно, что в описанную выше конструкцию предлагаемого в изобретении реактора для гетерогенного синтеза химических соединений можно с учетом конкретных обстоятельств и требований вносить различные изменения и усовершенствования, не выходя при этом за объем изобретения, определяемый его формулой.

Claims (9)

1. Реактор для гетерогенного синтеза химических соединений, в частности метанола, содержащий, по существу, цилиндрический корпус (12), закрытый с противоположных концов соответствующими днищами (14, 16), по меньшей мере, один первый, расположенный в верхней части (20) корпуса (12) на его оси и имеющий, по существу, круглое поперечное сечение адиабатический слой (25, 26, 27) катализатора с входной стороной (25а, 26а, 27а) для прохода в него газообразных реагентов или реакционной смеси и выходной стороной (25b, 26b, 27b) для выхода из него реакционной смеси, расположенный в нижней части (21) корпуса на одной оси с, по меньшей мере, одним первым слоем катализатора на заданном расстоянии от него второй псевдоизотермический слой (31) катализатора, по существу, с круглым поперечным сечением, входной стороной для прохода в него реакционной смеси, выходящей из первого слоя (25, 26, 27) катализатора, и выходной стороной для выхода из него газообразных продуктов реакции, и несколько закрепленных в корпусе и распределенных в кольцевой части второго слоя (31) катализатора теплообменников (45), через которые проходит текучий теплоноситель.
2. Реактор по п.1, в котором, по меньшей мере, один первый слой катализатора содержит несколько расположенных последовательно первых слоев (25, 26, 27) катализатора и который имеет закрепленные внутри корпуса (12) между первыми слоями (25, 26, 27) катализатора теплообменные устройства (35, 36), предназначенные для прямого теплообмена между охлаждающей жидкостью и выходящей из соответствующего первого слоя (25, 26) катализатора реакционной смесью.
3. Реактор по п.2, в котором первые слои (25, 26, 27) катализатора расположены на заданном расстоянии друг от друга с промежутками (41, 42), в которых расположены указанные теплообменные устройства (35, 36) для прямого теплообмена.
4. Реактор по п.3, в котором теплообменные устройства (35, 36) для прямого теплообмена содержат, по меньшей мере, одну, предпочтительно, тороидальную трубу, в которую подается охлаждающая жидкость и которая имеет множество сквозных отверстий для выхода охлаждающей жидкости, которая в заданном количестве равномерно смешивается с реакционной смесью, выходящей из соответствующего вышерасположенного слоя (25, 26) катализатора.
5. Реактор по любому из предыдущих пунктов, в котором теплообменники (45) выполнены в виде полых плоских теплообменников пластинчатого типа, по существу, прямоугольной формы.
6. Реактор по п.5, в котором теплообменники (45) соединены с распределительной трубой (46) для подачи в них текучего теплоносителя и отводящей трубой (47) для выхода текучего теплоносителя.
7. Реактор по п.6, в котором отводящие трубы (47) для текучего теплоносителя соединены с коллектором (48), по которому текучий теплоноситель подается в зону, расположенную, по меньшей мере, над одним первым слоем (25) катализатора.
8. Реактор по п.7, в котором коллектор (48) имеет по существу цилиндрическую форму и проходит вдоль оси корпуса (12) в центре реактора через второй слой (31) катализатора и, по меньшей мере, через один первый слой (25, 26, 27) катализатора.
9. Реактор по п.7, в котором коллектор (48) соединен с распределителем (50), расположенным, по меньшей мере, над одним первым слоем (25) катализатора.
RU2006110354/12A 2005-04-01 2006-03-31 Реактор для гетерогенного синтеза химических соединений RU2377062C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05007150.5 2005-04-01
EP05007150.5A EP1707259B1 (en) 2005-04-01 2005-04-01 Process for the heterogeneous synthesis of chemical compounds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006110354A RU2006110354A (ru) 2007-10-20
RU2377062C2 true RU2377062C2 (ru) 2009-12-27

Family

ID=34934668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006110354/12A RU2377062C2 (ru) 2005-04-01 2006-03-31 Реактор для гетерогенного синтеза химических соединений

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1707259B1 (ru)
CN (1) CN100586549C (ru)
DK (1) DK1707259T3 (ru)
RU (1) RU2377062C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796531C2 (ru) * 2018-10-29 2023-05-25 Касале Са Химический реактор радиального или аксиально-радиального типа с мелкозернистым катализатором

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200936245A (en) * 2007-10-30 2009-09-01 Basf Se Horizontal reactor for reacting a fluid feed stream with a fluid oxidant stream in the presence of a solid catalyst
CN104069777B (zh) * 2014-07-14 2015-12-16 南京博扬化工科技有限公司 一种等温绝热径向复合式反应器
DE102015202680A1 (de) 2015-02-13 2016-08-18 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Verfahren zur Durchführung einer chemischen Synthese und Synthesereaktor
EP3115338A1 (en) * 2015-07-07 2017-01-11 Casale SA A method for revamping an ammonia converter
MY185748A (en) * 2015-11-13 2021-06-03 Johnson Matthey Plc Apparatus and process for the production of formaldehyde
DE102016221967A1 (de) * 2016-11-09 2018-05-09 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Herstellung von Ammoniak sowie Ammoniaksynthesekonverter
EP3497057B1 (de) 2016-08-09 2020-09-30 thyssenkrupp Industrial Solutions AG Verfahren zur herstellung von ammoniak sowie ammoniaksynthesekonverter
CN108644795B (zh) * 2018-05-31 2020-11-24 安徽中疆环境科技有限公司 一种环境工程用废气处理设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3366461A (en) * 1964-05-11 1968-01-30 Chemical Construction Corp Apparatus for exothermic catalytic reactions
BE597362A (ru) * 1965-01-29
GB1601475A (en) * 1977-04-18 1981-10-28 Ici Ltd Catalytic reactor
FR2460707B1 (fr) * 1979-07-13 1986-09-05 Ammonia Casale Sa Reacteur de synthese, notamment pour la synthese catalytique d'ammoniac et de methanol
EP1080778B1 (en) * 1999-08-31 2003-07-23 Ammonia Casale S.A. Method for modernization of a heterogeneous synthesis reactor
EP1153653A1 (en) * 2000-05-11 2001-11-14 Methanol Casale S.A. Reactor for exothermic or endothermic heterogeneous reactions
EP1221339A1 (en) * 2001-01-05 2002-07-10 Methanol Casale S.A. Catalytic reactor with heat exchanger for exothermic and endothermic heterogeneous chemical reactions
EP1477220A1 (en) * 2003-05-16 2004-11-17 Methanol Casale S.A. Chemical reactor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796531C2 (ru) * 2018-10-29 2023-05-25 Касале Са Химический реактор радиального или аксиально-радиального типа с мелкозернистым катализатором

Also Published As

Publication number Publication date
CN1846842A (zh) 2006-10-18
RU2006110354A (ru) 2007-10-20
EP1707259A1 (en) 2006-10-04
DK1707259T3 (en) 2018-09-03
EP1707259B1 (en) 2018-06-06
CN100586549C (zh) 2010-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2377062C2 (ru) Реактор для гетерогенного синтеза химических соединений
RU2398733C2 (ru) Конвертерная система с максимальной скоростью реакции для экзотермических реакций
RU2435639C2 (ru) Изотермический реактор
RU2361657C2 (ru) Реактор с неподвижным слоем катализатора
US8071059B2 (en) Chemical reactor
US4341737A (en) Apparatus for carrying out catalytic exothermic and endothermic high-pressure gas reactions
RU2031702C1 (ru) Реактор для проведения экзотермической газофазной реакции и способ проведения экзотермической газофазной реакции
IE44718B1 (en) Apparatus for the synthesis of ammonia
US4423022A (en) Processes for carrying out catalytic exothermic and endothermic high-pressure gas reactions
CA2011886C (en) Process and reactor for exothermic heterogeneous synthesis with several catalytic beds and heat exchange
KR100445253B1 (ko) 암모니아 제조를 위한 방법과 반응기
JPH045487B2 (ru)
US6039113A (en) Heat exchange catalytic reactor
US20230031590A1 (en) System for methanol production from a synthesis gas rich in hydrogen and co2/co
US4461751A (en) Processes for carrying out catalytic endothermic high-pressure gas reactions
CN112588206B (zh) 一种用于大规模dmo反应的卧式多流程板式反应设备
US20110060149A1 (en) Process for preparing ethylene oxide
JPH0150452B2 (ru)
EA041436B1 (ru) Технологическая схема синтеза метанола для крупномасштабного производства
US20110130573A1 (en) Method for producing phthalic acid anhydride